我国应尽快启动“全民基因组测序工程”

　　20年前，“人类基因组计划”公布其初步成果——人类基因组序列与基因图谱。这一划时代的大科学项目，承前启后，推波助澜，载入人类文明史册，成为现代化研究模式——规模化、自动化、数据引领——之典范，其所开启的时代正是以大数据为基础的“数字基因时代”。

　　当今，身处“数字基因时代”，我国应尽快启动“全民基因组测序工程”，这是一项惠及国民健康的世纪性大科学工程。基于“人类基因组计划”取得的经验，我们有理由期待，这项“世纪工程”在测定每个人基因组的目标下，演变成助力数字医疗和数字健康的种种大科学工程，最终实现科学与需求、经济需求、国家需求紧密接轨，学以致用，促进生产力释放。

　　“人类基因组计划”留给我们什么经验？nsp;

　　“人类基因组计划”以 “人类遗传学圣杯”和“癌症研究转折点”的预期意义，成为人类文明史上现代科学发展的不朽丰碑，也塑造了国际科学界“打破国界”、“原则共识”、“合作通力”的范例。

　　启动新的大科学工程，求教于“人类基因组计划”取得的经验十分必要。首先，“人类基因组计划”彻底解读了一个“代表性”的人类全基因组序列，实现了科学界积数百年认知所确立的基本共识——基因组序列承载着物种基本遗传信息全部和生命信息的基本坐标，这也成为人类研究自身种种科学的唯一出发点。个体间共同发生和特异发生位点在疾病（人群）中的分布的概率变化为我们解开诸多人类疾病之“锁”提供了一把把“金钥匙”，正是我们要运用精准医学原理和技术要深入研究的对象。

　　其次，“人类基因组计划” 成功确立了一个 “五位一体”的 大科学发展范式，包括深刻认知新学科的萌出 （包括基因组学、生物信息学、转化医学等），迅速建设有效的基础设施（建立新研究单元、布局经费资助等 ），果断提出大科学项目（如“人类基因组计划”和“精准医学计划”），提前开发关键核心技术（DNA测序仪、微流控、纳米孔、片上实验室即“La-on-chip”等），接轨应用科学（分子诊断、生物制药、转化医学、分子育种等 ）和新兴产业。这一范式成为当今科学研究实现前瞻性、规模化的途径，能够为“精准医学计划”提供现成的“路线图”。

　　“世纪工程”已具备可作性nsp;

　　在“人类基因组计划”宣布完成的10年后，2011年，正式提出全新的大科学计划“精准医学计划（Precision Medicine Project）”，新的研究机构——国家促进转化科学中心（NCATS ）也随即成立。该计划终极目标是测定每一个人的基因组，也称为“全民（All-of-Us）基因组计划”。英国和世界一些发达国家也提出了目的相似的计划。

　　在我国，基于对举国体制、国家和国民执行力的认知，以及对未来与经济效益的期待和共识、求教于“五位一体”的现代科学发展范式，我们认为应该立即规划启动中国的“全民基因组测序计划”。

　　值得强调的是，“全民测序”概念已经远不止是一个百万人测序的科学计划的概念了，而是一个国家层面的大科学工程——对数量在千万到亿量级的全体国民进行基因组序列。可以说，这一工程的实施对于任何国家而言，都是一项投资高、耗时长的大工程。

　　当前，我们认为，在我国实施这项工程已经具备可作性。原因如下：第一，就技术平台而言，目前的第二代DNA测序仪不仅可以满足起始通量和的需求，而且还有成倍降价的空间。仔细核算下来，目前基因组覆盖率在30x或总核苷酸数100G的“个体基因组全序列”成本大约在300美元左右，通过工程性优化继续降低成本至1000元人民币左右就可以启动这个计划。如果按每年测定1-2亿人共10年的跨度计算，最终的成本可能会降到300-500元。这相对于目前我国年平均健康保障支出4000元人民币而言，财物负担并不大。

　　第二，就平台建设的必要性和可持续发展前景而言，人类利用“数字基因”技术造福的愿景正开始变为实现。在这个愿景下，不仅人类基因（组）测序将成为临床医学的常规“处方”，药物基因组、病理转录组（多种细胞转录组测序）、肿瘤基因组（多次基因组测序）、示踪宏基因组（基因组＋转录组组测序）、季节流行性病原微生物组（常规性基因组测序）等测序数据也将成为临床医学的常规分子检测内容。

　　第三，就技术平台的延伸和新技术的开发而言，除了DNA测序技术以外，基因分型和PCR（DNA聚合酶链式反应）技术也会成为常规性分子诊断设备，其基本应用是快速和现场验证测序技术获得的遗传位点信息。另外，RNA直接测序技术也需要突破性开发。

　　因此，我们有理由相信，“全民基因组测序工程”的实施会成为人类战胜疾病、护卫健康的新起点。

　　有关数据的科学与非科学问题nsp;

　　当然，“全民基因组测序工程”的实施也必须充分考虑将要面临的科学与科学以外的各种问题。其中，后者将来自、伦理、法律等各个领域。

　　仔细分析起来，这些问题根本上源于数据的解读与应用。

　　首先是科学上的解读。一次性获得个人的全基因组数据后，“重头戏”其实还在后面的数据解读，也是精准医学的起点。至少应该包含三个方面：

　　第一，个体、家族和群体基因组间变化（也叫等位基因）的发现与验证，将有助于解决包括人类的起源、迁徙历史、民族形成等科学问题。

　　第二，确定所有已知罕见遗传疾病的患者、患者家族和患者人群，确定已知常见疾病的相关遗传位点；通过建立个人健康档案和医疗档案，进而实现与数字基因档案并档，同时启动鉴定各类常见疾病的关联研究。

　　第三，通过时间轴的延伸和动态，发现未知疾病相关基因，处理个体在健康状态和医疗过程中所需要的遗传信息咨询，如多基因代谢疾病、药物敏感性、不良反应、疾病预后评价等，从而逐渐实现精准诊断、精准用药、个体疗效评价等。

　　其次，科学以外的问题不仅可能是大问题，也可能成为更棘手的问题。如，如何通过立法来保护个人遗传信息的“隐私”、如何使这些高价值的敏感信息“脱私”和“脱敏”后被合法地、科学地、有效地共享和使用等等。不过，好在与其它可数字化信息类似，遗传信息并没有太多的特殊性，通过严格管理和保护来促进和疏通利用的渠道。只有在筹的基础上，理智、直面这些问题，我们才能通过探讨和辩论正确应对。

　　当前，在面向人民生命健康的要求下，我国生命科学和医学“走向世界”“引领世界科学前沿”的衡量标准已经再清楚不过——“世纪工程”层面的规划、可实施和考核的大科学项目、永久性基础设施和研究单元、技术突破口、人才团队的识别才是关键。

　　惠及每一个国人健康的“全民基因组测序工程”正是面向未来的精准医学的“破局点”。我们应当抓住机遇，尽快启动这项世纪工程。

　　（作者系中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）特聘研究员，本报记者甘晓整理）nsp;